ES2959091T3

ES2959091T3 - Aparato y método para detección de fallos y determinación de la localización

Info

Publication number: ES2959091T3
Application number: ES11833197T
Authority: ES
Inventors: Charles Kim
Original assignee: Howard University; San Diego Gas and Electric Co
Current assignee: Howard University; San Diego Gas and Electric Co
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2024-02-20
Anticipated expiration: 2031-10-10
Also published as: JP2013542433A; CA2814661A1; CN103329451A; BR112013008949A8; CA2814661C; EP2628252B1; BR112013008949B1; CN103329451B; US20120086459A1; EP2628252A1; WO2012051104A1; AU2011313840B2; BR112013008949B8; EP2628252A4; AU2011313840A1; US8941387B2; BR112013008949A2

Abstract

Se recibe una forma de onda eléctrica a través de una línea de energía eléctrica. Se determinan una pluralidad de parámetros eléctricos nominales para la red de energía eléctrica y la pluralidad de parámetros eléctricos nominales están asociados con un estado de la red de energía eléctrica en ausencia de al menos una falla eléctrica transitoria en la red. Posteriormente, se muestrean una pluralidad de parámetros eléctricos de la forma de onda eléctrica cuando existe al menos un fallo eléctrico transitorio en la red. Se determina una pluralidad de inductancias basándose al menos en parte en una comparación de los parámetros eléctricos nominales y la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados. La pluralidad de inductancias son representativas de las inductancias presentes en la red cuando existe al menos una falla eléctrica transitoria en la red. La pluralidad de inductancias se analiza para determinar una distancia y/o dirección hasta al menos una falla eléctrica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato y método para detección de fallos y determinación de la localización

Campo de la invención

[0001] Esta solicitud se refiere a la detección de fallos y, más específicamente, a la determinación de la ubicación de fallos y/o la dirección de fallos en redes eléctricas.

Antecedentes

[0002] Se han usado varios enfoques a lo largo de los años para detectar y/o localizar fallos eléctricos en redes eléctricas. En algunos de estos enfoques, se usa un algoritmo de reactancia para detectar y/o localizar los fallos. Más específicamente, se determinan las magnitudes del voltaje y corriente de fase con fallo y el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente. Ya que los datos de voltaje y corriente se obtienen típicamente a partir de un dispositivo de muestreo de datos, el cálculo de los ángulos de fase y la diferencia en los ángulos de fase requiere un segmento sinusoidal puro de estado estable de voltaje y corriente para al menos dos ciclos de energía (debido al requisito teórico de procesamiento de señal digital en el cálculo de la magnitud y ángulo de fase de una señal digitalizada). Luego, una vez obtenidos estos valores, se puede hacer una determinación en cuanto a dónde existe un fallo. En otras palabras, los enfoques precedentes anteriormente mencionados deben esperar hasta después del inicio del fallo a través del periodo transitorio de comportamiento de fallo, para la aparición de un voltaje y una corriente de estado estable posterior al fallo y solo luego, después de obtener estos valores, calcular la magnitud y el ángulo de fase para el voltaje y la corriente y localizar de este modo un fallo.

[0003] Desafortunadamente, una porción grande de fallos permanentes y los fallos más transitorios/intermitentes (que son a menudo los precursores de fallos permanentes) no producen el comportamiento de estado estable posterior al fallo largo deseado. En cambio, estos fallos desaparecen rápidamente justo después un periodo transitorio efímero sin alcanzar un estado estable. La mayoría de fallos solo en periodo transitorio efímeros, tanto si son permanentes, como transitorios o intermitentes, solo duran alrededor de un ciclo de tiempo. Por ejemplo, los fallos intermitentes de rotura del aislamiento subterráneo (para cable subterráneo) o líneas de energía aéreas duran típicamente menos de un ciclo, la mayoría de las veces aproximadamenteV2ciclo o menos. Estos fallos de subciclo, que pueden conducir a fallos permanentes, necesitan estar localizados o puede ocurrir una pérdida de servicio eléctrico a medida que los fallos intermitentes se convierten en fallos permanentes. Los enfoques de ubicación de fallos convencionales anteriormente descritos son incapaces de localizar fallos de subciclo. De hecho, en la mayoría de los casos, estos enfoques anteriores simplemente ignoran estos fallos. Por lo tanto, no se intenta determinar la distancia a un fallo de subciclo tal (intermitente o permanente). El documento GB 1204901 A divulga que, para determinar la distancia entre una estación de supervisión y un fallo en un sistema de transmisión de energía de CA, se determina el valor de la relación de voltaje del sistema y la velocidad de cambio de corriente en la estación de supervisión y se indica en los instantes en los que la corriente pasa su cero. Esta relación mide la inductancia del sistema entre la estación de supervisión y el fallo, estando esta inductancia directamente relacionada con la distancia requerida. El documento US 5839093 A divulga un método y sistema que tiene en cuenta los efectos de la resistencia del fallo y flujo de carga, calculando de este modo la resistencia del fallo teniendo en consideración la corriente que fluye a través de la red de distribución así como el efecto de impedancia de fallo. Un método directo calcula la ubicación del fallo y la resistencia del fallo directamente mientras un método de forma reiterativa utiliza cálculos más simples en una forma reiterativa que en primer lugar asume que el ángulo de fase del factor de distribución de corriente es cero, calcula una estimación de ubicación del fallo utilizando esta suposición y, luego, calcula de forma reiterativa un nuevo valor del ángulo de fase del factor de distribución de corriente y ubicación del fallo hasta que se averigua una determinación suficientemente precisa de la ubicación del fallo. El documento FR 1527926 A divulga un dispositivo para localizar un fallo en una línea eléctrica midiendo la inductancia de esta línea.

Breve descripción de los dibujos

[0004]

La figura 1 comprende un diagrama de bloques de un sistema que determina una distancia a un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 2 comprende un diagrama de flujo de un enfoque que determina una distancia a un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 3 comprende un diagrama de bloques de un aparato que determina una distancia a un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 4 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

las figuras 5A y 5B comprenden diagramas de circuito de circuitos que muestran un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 6 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 7 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 8 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

las figuras 9A, 9B y 9C comprenden diagramas de circuito de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 10 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 11 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 12 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 13 comprende un diagrama de flujo que muestra un ejemplo de un enfoque que calcula una distancia a un fallo y determina el tipo de fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 14 comprende un diagrama de características eléctricas utilizadas para determinar la distancia de fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 15 comprende un diagrama de características eléctricas utilizadas para determinar la distancia de fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 16 comprende un diagrama de características eléctricas utilizadas para determinar la distancia de fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 17 comprende un diagrama de características eléctricas utilizadas para determinar la distancia de fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 18 comprende un diagrama de características eléctricas utilizadas para determinar la distancia de fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 19 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 20 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 21 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 22 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 23 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 24 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 25 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 26 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 27 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 28 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 29 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención;

la figura 30 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención; y

la figura 31 comprende un diagrama de circuitos de un circuito que muestra un ejemplo de un fallo según varias formas de realización de la presente invención.

[0005] Los expertos apreciarán que los elementos en las figuras se ilustran por motivos de simplicidad y claridad y no se han extraído necesariamente a escala. Por ejemplo, las dimensiones y/o posicionamiento relativo de algunos de los elementos en las figuras se pueden exagerar con respecto a otros elementos para ayudar a mejorar la comprensión de varias formas de realización de la presente invención. También, a menudo no se representan elementos comunes pero comprendidos adecuadamente que son útiles o necesarios en una forma de realización comercialmente factible para facilitar una vista menos obstruida de estas varias formas de realización de la presente invención. Además, se apreciará que determinadas acciones y/o etapas se pueden describir o representar en un orden particular de aparición mientras que los expertos en la técnica entenderán que en realidad no se requiere una especificidad tal con respecto a la secuencia. También se debe entender que los términos y expresiones usados en el presente documento tienen el significado ordinario acordado para tales términos y expresiones con respecto a sus respectivas áreas correspondientes de investigación y estudio excepto donde se hayan expuesto significados específicos de otro modo en el presente documento.

Descripción detallada de las formas de realización preferidas

[0006] La invención se define por las reivindicaciones 1 y 6. Se han proporcionado enfoques que localizan fallos de subciclo (tanto permanentes como intermitentes) en los circuitos de energía eléctrica. Los enfoques descritos en el presente documento emplean a veces enfoques de inyección y calculan la impedancia de fuente en condiciones con fallo. Luego, se hace un cálculo de la inductancia de línea a la ubicación con fallo y esta inductancia de línea se puede multiplicar por el factor de inductancia/distancia conocido de la línea para determinar la distancia física real (por ejemplo, en metros, pies, etcétera) desde un dispositivo de medición al fallo. Adicionalmente, una determinación se puede hacer en cuanto a si el fallo es aguas arriba o aguas abajo del dispositivo de medición. Una determinación también se puede hacer en cuanto a si el fallo está en la misma línea o en una diferente en el mismo bus, o en la misma línea de bus o en una línea de bus diferente de una configuración de múltiples buses, basándose al menos en parte en una polaridad de la inductancia de fuente determinada.

[0007] En muchas de estas formas de realización, el cálculo de inductancia de fuente y distancia de fallo se consigue usando las señales de voltaje y corriente medidas en, por ejemplo, una subestación (u otra ubicación adecuada) y aplicando una ecuación diferencial de dominio temporal para obtener inversamente la inductancia de la forma de onda transitoria representada por las señales. Ventajosamente, los enfoques descritos en el presente documento no requieren información previa sobre la impedancia del circuito. A este respecto, se puede obtener la inductancia de fuente de un circuito de subestación y la inductancia de fuente se usa para la identificación de la fase con fallo y, en consecuencia, para la clasificación de fallos. Los enfoques descritos en el presente documento utilizan análisis de señal de dominio temporal ya que la propia señal, en estado estable o transitorio, revela el circuito y los componentes de circuito a partir de los cuales se obtiene y analiza la señal.

[0008] La simplificación de un circuito y su componente no cambia significativamente la señal al tener en cuenta solo la reactancia (es decir, inductancia y capacitancia) del circuito, especialmente en un circuito de energía en el que los componentes de circuito son dominantes reactivos. En algunos aspectos, la consideración solo de la reactancia de un circuito en la ubicación de fallo proporciona una realización cercana de un circuito real. Los enfoques de análisis de circuito solo de reactancia descritos en el presente documento tienen ventajas adicionales. Por ejemplo, estos enfoques contemplan la eliminación de resistores (típicamente de cargas de cliente) en el análisis de circuito, lo que hace que el enfoque sea independiente de la carga.

[0009] En los enfoques de análisis de señales descritos en el presente documento, típicamente se consideran el voltaje y corriente de fallo netos y estos valores se pueden obtener restando el voltaje y corriente nominales menos el voltaje y corriente con fallo, respectivamente. Aplicar los presentes enfoques convierte teóricamente la condición de fallo cortocircuitada (que tiene un voltaje cero entre la fase con fallo y tierra) en una fuente de voltaje ficticia de la misma polaridad, pero negativa, de un valor nominal inyectado en la ubicación con fallo. La condición de fallo en la ubicación del fallo se puede representar inyectando la polaridad negativa del voltaje en una posible ubicación del fallo inmediatamente anterior al momento de incepción del fallo. En virtud de este enfoque de inyección, se considera que se suministra el circuito de condición de fallo por dos fuentes: la fuente de energía principal de subestación y la fuente de voltaje inyectada. Un valor de circuito (voltaje o corriente) se obtiene para el circuito de dos fuentes que usa el principio de superposición sumando sus valores de componente solo con una de las fuentes activada y la otra desactivada, y viceversa. Ya que el presente enfoque utiliza el valor de fallo neto (voltaje o corriente), considera solo la fuente de voltaje inyectado como la sola fuente del circuito de fallo, pero ignora la fuente principal en el cálculo de valor de circuito. La cantidad del voltaje inyectado en virtud de la condición de circuito reactivo asumida es la misma que el valor nominal en el momento inmediatamente anterior a la incepción del fallo. Ventajosamente, los enfoques descritos en el presente documento solo necesitan una subestación u otros valores medidos de ubicación adecuados de voltaje y corriente. No es necesaria más información adicional que esta.

[0010] Además, los enfoques descritos en el presente documento obtienen un cálculo de la distancia de fallo que admite todos los tipos de conexiones de batería de condensadores a buses de subestación, por ejemplo, baterías de condensadores conectadas en Y a tierra, baterías de condensadores no conectadas a tierra y ninguna batería de condensador. Otros ejemplos son posibles. Adicionalmente, la distancia de fallo se expresa como un valor de inductancia de subestación. Ya que el periodo de análisis de ubicación de fallo de subciclo contiene el comportamiento transitorio de un circuito (y que contiene normalmente otras frecuencias distintas de la frecuencia nominal de f= 60 Hz), no se puede aplicar la magnitud de reactancia (que tiene una magnitud definida como 2*(pi)*f*L (para inductancia L) o 1/(2*(pi)*f*C) (para una capacitancia C)). Sin embargo, aceptando menores errores, la inductancia determinada como una distancia de fallo se puede interpretar aproximadamente como una reactancia usando la definición de frecuencia nominal del circuito.

[0011] Los fallos de subciclo son a veces fallos de línea a tierra únicos. Sin embargo, los fallos de subciclo también pueden ser fallos por contacto entre conductores y el resto de tipos de fallos. Por lo tanto, el cálculo de la distancia de fallo se describe en el presente documento para todos los tipos de fallo en un sistema de circuito de energía trifásica. Estos enfoques también se pueden usar en otros tipos de sistemas eléctricos.

[0012] En algunas de estas formas de realización, se recibe una forma de onda eléctrica sobre una línea de energía eléctrica. Se determina una pluralidad de parámetros eléctricos nominales para la red de energía eléctrica y la pluralidad de parámetros eléctricos nominales se asocia con un estado de la red de energía eléctrica en ausencia de al menos un fallo eléctrico transitorio en la red. Posteriormente, se muestrea una pluralidad de parámetros eléctricos de la forma de onda eléctrica cuando existe al menos un fallo eléctrico transitorio en la red. Se determina una pluralidad de inductancias basándose al menos en parte en una comparación de los parámetros eléctricos nominales y la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados. La pluralidad de inductancias es representativa de inductancias presentes en la red cuando existe al menos un fallo eléctrico transitorio en la red. Se analiza la pluralidad de inductancias para determinar una distancia al, al menos, un fallo eléctrico.

[0013] Los parámetros eléctricos muestreados se pueden referir a una amplia variedad de condiciones de red. Por ejemplo, la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados pueden ser voltajes y corrientes. Otros ejemplos son posibles.

[0014] En otros aspectos, un tipo de fallo se determina basándose al menos en parte en la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados. El tipo de fallo es un fallo entre la línea y tierra y/o un fallo por contacto entre conductores.

[0015] En otros aspectos, la comparación de la pluralidad de parámetros muestreados con la pluralidad de parámetros eléctricos nominales se usa para determinar si ha ocurrido un fallo. También se pueden usar varios enfoques de análisis. Por ejemplo, el análisis puede incluir multiplicar al menos alguna de la pluralidad de inductancias de fallo por una característica de inductancia conocida de la línea de energía para obtener la distancia física real (por ejemplo, como se mide en metros, pies, etcétera) al fallo transitorio. La comparación también puede usar varios enfoques y operaciones matemáticas. Por ejemplo, la comparación de la pluralidad de parámetros eléctricos nominales y la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados pueden incluir realizar una resta entre la pluralidad de parámetros eléctricos nominales y la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados. Otros ejemplos de análisis y comparación son posibles.

[0016] Se puede hacer una determinación de una inductancia de fuente basándose al menos en parte en una comparación de la pluralidad de parámetros eléctricos nominales y la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados. Se puede determinar si el fallo transitorio se localiza en una ubicación aguas arriba o en una ubicación aguas abajo basándose al menos en parte en una polaridad de las inductancias de fuente determinadas.

[0017] En otras de estas formas de realización, se determina una distancia a un fallo eléctrico en una red eléctrica. Se determina al menos un primer parámetro operativo de red y el primer parámetro operativo de red se refiere a una primera condición eléctrica de la red en ausencia de un fallo transitorio. Se determina al menos un segundo parámetro operativo de red y el al menos un segundo parámetro operativo de red se refiere a una segunda condición eléctrica de la red en presencia del fallo transitorio. Una distancia inductiva al fallo se determina basándose al menos en parte en una comparación del al menos un primer parámetro operativo de red al, al menos, un segundo parámetro operativo de red.

[0018] Determinar el segundo parámetro operativo de red puede incluir muestrear voltajes eléctricos o corrientes eléctricas. Además, se puede determinar un tipo de fallo basándose al menos en parte en al menos uno de al menos un primer parámetro operativo de red y el al menos un segundo parámetro operativo de red. El tipo de fallo es un fallo entre la línea y tierra y/o un fallo por contacto entre conductores. En otros aspectos, la comparación se usa para determinar si ha ocurrido un fallo.

[0019] En todavía otras de estas formas de realización, un sistema para determinar la distancia de fallo incluye una interfaz y un procesador. La interfaz incluye una entrada y una salida y se configura para recibir una forma de onda eléctrica sobre una línea de energía eléctrica en la entrada.

[0020] El procesador se acopla a la interfaz. El procesador se configura para determinar una pluralidad de parámetros eléctricos nominales para la red de energía eléctrica y los parámetros eléctricos nominales asociados a un estado de la red de energía eléctrica en ausencia de al menos un fallo eléctrico transitorio. El procesador también se configura para posteriormente muestrear una pluralidad de parámetros eléctricos de la forma de onda de energía eléctrica en la entrada cuando existe el al menos un fallo eléctrico transitorio en la red. El procesador se configura además para determinar una pluralidad de inductancias basándose al menos en parte en una comparación de los parámetros eléctricos nominales y la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados. La pluralidad de inductancias es representativa de inductancias presentes en la red cuando existe al menos un fallo eléctrico transitorio en la red. El procesador se configura para analizar la pluralidad de inductancias para determinar una distancia al, al menos, un fallo eléctrico transitorio y presentar la distancia en la salida.

[0021] La pluralidad de parámetros eléctricos muestreados puede ser una amplia variedad de parámetros, tal como voltajes eléctricos y corrientes eléctricas. El procesador también se puede configurar para determinar un tipo de fallo basándose al menos en parte en la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados. El tipo de fallo es un fallo entre la línea y tierra y/o un fallo por contacto entre conductores, por mencionar dos ejemplos. En otros aspectos, la comparación de la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados con la pluralidad de parámetros eléctricos nominales se usa para determinar si ha ocurrido un fallo. En otros ejemplos, la distancia al, al menos, un fallo transitorio se determina multiplicando al menos algunas de las inductancias de fallo por una característica de inductancia conocida de la línea de energía.

[0022] Haciendo referencia ahora a la figura 1, se describe un ejemplo de un sistema que determina una distancia a un fallo. El sistema incluye un generador/transmisor eléctrico 102 que transmite energía eléctrica trifásica sobre líneas de transmisión 103 a una subestación 104. La subestación 104 transforma (por ejemplo, reduce) el voltaje u otras características de la energía transmitida y suministra la energía a un consumidor 120 a través de líneas de transmisión 109. El transformador de subestación 105 incluye bobinas primarias 106, 108, y 110 y bobinas secundarias 112, 114, y 116. Las bobinas forman transformadores que transforman la energía recibida sobre las líneas de entrada 103 a las líneas de salida (representadas como A, B, y C). Un dispositivo de supervisión 118 supervisa la energía y la salida de la subestación 104 y determina la existencia de un fallo eléctrico 117 así como la distancia al fallo 117.

[0023] El generador/transmisor eléctrico 102 puede ser cualquier tipo de disposición de fuente de energía. Por ejemplo, el generador/transmisor eléctrico 102 puede ser una red de distribución de energía, una planta eléctrica, otra subestación o cualquier otro tipo de disposición que suministra energía eléctrica.

[0024] El consumidor 120 puede ser un hogar, negocio, oficina, escuela o cualquier otro tipo de consumidor de energía. Aunque solo se muestra un consumidor, se apreciará que también pueden existir otros consumidores. También, se entenderá que también pueden existir otras líneas de transmisión y que estas pueden estar dispuestas en cualquier arquitectura o configuración.

[0025] El dispositivo de supervisión 118 puede ser cualquiera combinación de hardware y software informático que se usa para determinar una distancia a un fallo, en este ejemplo, el fallo eléctrico 117. Se apreciará que el fallo eléctrico 117 es un ejemplo de un fallo dispuesto en una ubicación y que pueden existir fallos eléctricos en otras ubicaciones en cualquier sitio en la figura 1. El fallo 117 puede ser un fallo intermitente, es decir, un fallo que son eventos físicos que se manifiestan ocasionalmente y a menudo de formas imprevisibles dentro de sistemas o redes eléctricos. Aunque capaces de detectar y localizar fallos transitorios/intermitentes, se apreciará que los enfoques descritos en el presente documento pueden localizar todos los tipos de fallos, incluyendo fallos permanentes.

[0026] Cuando un fallo intermitente/transitorio ocurre en un sistema, el sistema puede producir resultados erróneos y regresar de nuevo a un estado normal. Para tomar un ejemplo típico de fallo eléctrico particular que ocurre en redes, un cable subterráneo puede estar dañado por agua y se puede crear un arco eléctrico pequeño como resultado de la filtración de humedad. En este ejemplo, el fallo solo dura 1 ciclo aproximadamente y el estado normal se restaura rápidamente como si nada hubiera ocurrido después de que se evapore la humedad por el arco menor.

[0027] En un ejemplo del funcionamiento del sistema de la figura 1, una forma de onda eléctrica se recibe sobre las líneas de energía eléctrica 109 y en el dispositivo de supervisión 118. El monitor 108 determina una pluralidad de parámetros eléctricos nominales para la red de energía eléctrica y la pluralidad de parámetros eléctricos nominales se asocian con un estado de la red de energía eléctrica en ausencia de al menos un fallo eléctrico transitorio en la red. Posteriormente, una pluralidad de parámetros eléctricos de la forma de onda de energía eléctrica se muestrea cuando existe al menos un fallo eléctrico transitorio (por ejemplo, el fallo 117) en la red. El dispositivo de supervisión 118 determina una pluralidad de inductancias basándose al menos en parte en una comparación de los parámetros eléctricos nominales y la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados. La pluralidad de inductancias es representativa de inductancias presentes en la red cuando existe al menos un fallo eléctrico transitorio en la red. La pluralidad de inductancias se analiza para determinar una distancia al, al menos, un fallo eléctrico 117.

[0028] Los parámetros eléctricos muestreados se pueden referir a una amplia variedad de condiciones de red. Por ejemplo, la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados pueden ser voltajes y corrientes. Otros ejemplos son posibles. El dispositivo de supervisión 118 también puede determinar un tipo de fallo basándose al menos en parte en la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados. El tipo de fallo es un fallo entre la línea y tierra y/o un fallo por contacto entre conductores.

[0029] En algunos otros aspectos, la comparación de la pluralidad de parámetros muestreados con la pluralidad de parámetros eléctricos nominales por el dispositivo de supervisión 118 se usa para determinar si ha ocurrido un fallo. El dispositivo de supervisión 118 también puede usar varios enfoques de análisis. Por ejemplo, el análisis por el dispositivo de supervisión 118 puede incluir multiplicar al menos alguna de la pluralidad de inductancias de fallo por una característica de inductancia conocida de la línea de energía para obtener la distancia al fallo transitorio. La comparación por el dispositivo de supervisión 118 también puede usar diferentes enfoques y operaciones matemáticas. Por ejemplo, la comparación de la pluralidad de parámetros eléctricos nominales y la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados por el dispositivo de supervisión 118 puede incluir la realización de una resta entre la pluralidad de parámetros eléctricos nominales y la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados. Otros ejemplos de análisis y comparación son posibles.

[0030] Se puede determinar una inductancia de fuente por el dispositivo de supervisión 118 basándose al menos en parte en una comparación de la pluralidad de parámetros eléctricos nominales y la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados. El dispositivo de supervisión 118 puede determinar si el fallo transitorio se localiza en una ubicación aguas arriba o una ubicación aguas abajo basándose al menos en parte en una polaridad de la inductancia de fuente determinada.

[0031] En otro ejemplo del funcionamiento del sistema de la figura 1, se determina una distancia al fallo eléctrico 117 en una red eléctrica. El dispositivo de supervisión 118 determina al menos un primer parámetro operativo de red y el menos un primer parámetro operativo de red se refiere a una primera condición eléctrica de la red en ausencia de un fallo transitorio. El dispositivo de supervisión 118 determina al menos un segundo parámetro operativo de red y el menos un segundo parámetro operativo de red se refiere a una segunda condición eléctrica de la red en presencia del fallo transitorio. El dispositivo de supervisión 118 determina una distancia inductiva al fallo basándose al menos en parte en una comparación del al menos un primer parámetro operativo de red al, al menos, un segundo parámetro operativo de red.

[0032] Determinar el segundo parámetro operativo de red por el dispositivo de supervisión 118 puede incluir muestrear voltajes eléctricos o corrientes eléctricas. Además, el dispositivo de supervisión 118 puede determinar un tipo de fallo basándose al menos en parte en al menos uno de el al menos un primer parámetro operativo de red y el al menos un segundo parámetro operativo de red. El tipo de fallo es un fallo entre la línea y tierra y/o un fallo por contacto entre conductores. En otros aspectos, la comparación se usa para determinar si ha ocurrido un fallo. También, se puede hacer una determinación en cuanto a si el fallo está aguas arriba o abajo del dispositivo de medición.

[0033] Haciendo referencia ahora a la figura 2, se describe un ejemplo de un enfoque para determinar una distancia a un fallo. En la etapa 202, se recibe una forma de onda eléctrica de una línea de energía eléctrica (por ejemplo, una línea en un sistema eléctrico trifásico).

[0034] En la etapa 204, se determina una pluralidad de parámetros eléctricos nominales para la red de energía eléctrica y la pluralidad de parámetros eléctricos nominales se asocia con un estado de la red de energía eléctrica en ausencia de al menos un fallo eléctrico transitorio en la red.

[0035] En la etapa 206, una pluralidad de parámetros eléctricos de la forma de onda eléctrica se muestrea cuando existe el al menos un fallo eléctrico transitorio en la red.

[0036] En la etapa 208, se determinan una pluralidad de inductancias basándose al menos en parte en una comparación de los parámetros eléctricos nominales y la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados. La pluralidad de inductancias es representativa de inductancias presentes en la red cuando existe al menos un fallo eléctrico transitorio en la red. En la etapa 210, se analiza la pluralidad de inductancias para determinar una distancia al, al menos, un fallo eléctrico.

[0037] Haciendo referencia ahora a la figura 3, se describe un ejemplo de un aparato configurado para determinar la distancia a un fallo eléctrico. El aparato 302, que se puede separar del dispositivo de supervisión o integrar con este, incluye una interfaz 304 y un procesador 306.

[0038] La interfaz 304 incluye una entrada 308 y una salida 310 y se configura para recibir una forma de onda eléctrica 312 de una línea de energía eléctrica en la entrada 308.

[0039] El procesador 306 se acopla a la interfaz 304. El procesador 306 se configura para determinar una pluralidad de parámetros eléctricos nominales para la red de energía eléctrica y los parámetros eléctricos nominales asociados a un estado de la red de energía eléctrica en ausencia de al menos un fallo eléctrico transitorio. El procesador 306 también está configurado para muestrear posteriormente una pluralidad de parámetros eléctricos de la forma de onda eléctrica 312 en la entrada 308 cuando existe el al menos un fallo eléctrico transitorio en la red. El procesador 306 está configurado además para determinar una pluralidad de inductancias basándose al menos en parte en una comparación de los parámetros eléctricos nominales y la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados. La pluralidad de inductancias es representativa de inductancias presentes en la red cuando existe al menos un fallo eléctrico transitorio en la red. El procesador 306 se configura para analizar la pluralidad de inductancias para determinar una distancia 314 al, al menos, un fallo eléctrico transitorio y presentar la distancia 314 en la salida 310.

[0040] La pluralidad de parámetros eléctricos muestreados puede ser una amplia variedad de parámetros, tal como voltajes eléctricos y corrientes eléctricas. El procesador 306 también se puede configurar para determinar un tipo de fallo basándose al menos en parte en la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados. El tipo de fallo es un fallo entre la línea y tierra y/o un fallo por contacto entre conductores, por mencionar dos ejemplos. En otros aspectos, la comparación de la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados con la pluralidad de parámetros eléctricos nominales hecha por el procesador 306 se usa para determinar si ha ocurrido un fallo. En otros ejemplos, la distancia al, al menos, un fallo transitorio se determina por el procesador 306 multiplicando al menos algunas de las inductancias de fallo por una característica de inductancia conocida de la línea de energía.

[0041] Haciendo referencia a los dibujos restantes (figuras 5 a 31) de esta solicitud, se apreciará que se muestran varias inductancias, fuentes de energía y otros elementos eléctricos. Estos se describen con respecto a la figura 4 y en términos generales no se describirán de nuevo con respecto a las figuras restantes.

[0042] Haciendo referencia ahora a la figura 4, una subestación típica se sirve de uno o más transformadores, y una o más baterías de condensadores 401 se conectan al bus de subestación. Desde el bus, múltiples circuitos funcionan para servir cargas (por ejemplo, cargas de consumidor, hogares, aparatos, empresas, etcétera). Teniendo en cuenta una subestación que sirve solo a un circuito, la subestación y el circuito pueden ser equivalentes a, en un enfoque de parámetro concentrado, fuentes sinusoidales trifásicas 402, 404 y 406, inductores de fuente trifásicos 408, 410 y 412 e inductores de tres líneas 414, 416 y 418, ignorando todos componentes resistivos.

[0043] Haciendo referencia a un sistema trifásico equivalente de este tipo en la figura 4, donde ocurre un fallo de fase A a tierra en la ubicación X, se describe ahora la derivación de fórmula de distancia de fallo para cada una de todas las clases de fallos. ES es una fuente de voltaje de fase y LS es una inductancia de fuente de fase extraídas ambas del transformador de subestación y C, con las otras dos, indica la batería de condensadores. LF es una inductancia de fase del cable (o línea aérea) de subestación al punto de fallo imaginario (X) del circuito trifásico y LR es la inductancia de fase del circuito desde el punto de fallo al extremo del circuito.

[0044] Todos componentes resistivos del circuito, transformador y carga se ignoran en el presente análisis y cálculo de distancia. El conmutador S indica que los condensadores conectados en Y están funcionando o bien con conexión a tierra en el nodo o sin conexión a tierra. Cuando C se elimina de la figura 4, entonces pasa a ser el tercer tipo de conexión del caso sin condensador.

[0045] Haciendo referencia a la figura 4 de nuevo, un transformador de corriente trifásica (CT) 420 y un transformador de voltaje trifásico (PT) 422 se usan como las sondas para corrientes y voltajes trifásicos. Se hace la grabación de eventos de datos en la subestación usando las sondas con grabación y telemetría o medio de acceso remoto. Un CT y un PT en la figura en fase C indican colectivamente que también se sondean los voltajes y las corrientes de las otras dos fases por un CT y VT. La medición de subestación usando el dispositivo de grabación se lleva a cabo derivando el bus. Por lo tanto, el voltaje medido es el voltaje de bus y la corriente medida es la corriente de la fuente principal, que puede indicar la corriente combinada para múltiples circuitos conectados al bus. Para una subestación con un circuito trifásico, la corriente medida en la subestación es la suma de la corriente a través del condensador y de la corriente a través del circuito, siendo las últimas dos normalmente desconocidas e imposibles de medir. Como se ha tratado anteriormente, la derivación de fórmula de distancia de fallo al punto X (que es la inductancia LF) consigue la tarea usando solo la subestación o voltajes y corrientes medidos adecuados (una ubicación medida).

[0046] Haciendo ahora referencia a la fase A del circuito de la figura 4 y su fallo de puesta a tierra ("fallo AE") en la ubicación X, la fórmula para una distancia de fallo LF se describe con respecto a tres tipos de conexión de condensador diferentes. Cuando el fallo AE ocurre en un tiempo t=tF en la ubicación X con cero resistencia del fallo, el voltaje en X en un tiempo tF, Vax(tF), se vuelve cero. El voltaje cero en X se puede representar alternativamente como una inyección de la polaridad negativa del voltaje que sería normal en tF, -Vax(tF), en la ubicación X al sistema. Además, ya que solo el cambio de voltaje y corriente debido al fallo se utiliza por muchos de los enfoques descritos en el presente documento (en lugar del voltaje total tanto por el voltaje inyectado como por el voltaje de fuente), al aplicar el principio de superposición, para el punto de vista de voltaje neto, solo está el voltaje inyectado en el circuito como la única fuente después de desactivar los voltajes de fuente sinusoidales del circuito. Para el caso del condensador puesto a tierra, este enfoque de superposición de inyección de voltaje para voltaje neto y análisis de corriente convierte el circuito de la figura 4 en el de la figura 5A.

[0047] La reordenación del circuito de la figura 5A, después de la eliminación de dos derivaciones de las fases B y C debido al hecho de que están cortocircuitadas a tierra de forma equivalente, lleva a un circuito más simplificado de la figura 5B, que solo tiene componentes de fase A de inductancia de fuente (LS) y un condensador C junto con la inductancia de línea (LF) a la ubicación de fallo X (LF).

[0048] Haciendo referencia a la figura 5B, VaF e IaF son el voltaje y la corriente de fallo de fase A netos, respectivamente, en el bus de subestación contribuido solo por la fuente de voltaje inyectada. El voltaje inyectado con X es el mismo que el voltaje normal en el bus en un tiempo tF ya que no hay corriente fluyendo a través de LF en la situación normal (sin fallo). En otras palabras, Vax(tF) = VaN(tF). El voltaje y la corriente de fallo netos, VaF e IaF, están indirectamente disponibles a partir del dispositivo de grabación de subestación restando los valores nominales de los valores durante el fallo. Con el voltaje inyectado como la única fuente, el circuito de la figura 5B es el sujeto de un problema de respuesta transitoria simple cuando un voltaje de CC se conmuta al circuito en un tiempo tF, que se puede resolver usando enfoques de ecuación diferencial de dominio temporal o enfoques de dominio de frecuencia (o dominio s) como conocen los expertos en la técnica.

[0049] Los enfoques descritos en el presente documento para la determinación de una ubicación de fallo de subciclo y transitorio utilizan ecuaciones diferenciales de dominio temporal que proporcionan una implementación más simple usando valores de datos de muestra. Sin embargo, el análisis del dominio s se puede aplicar igualmente después de las mismas etapas equivalentes descritas en el presente documento. Teniendo en cuenta el enfoque de ecuación diferencial de dominio temporal, se determina la fórmula de inductancia de fuente, a partir de la relación en la que VaF = -LS*dIaF (donde dIaF es el primer derivado de IaF), como LS= - VaF /dIaF. Esta ecuación para inductancia de fuente solo se establece durante un fallo y se puede usar como un discriminador para la presencia y ausencia de evento de fallo. En condiciones normales (sin fallo), LS es indeterminado o cero debido a que no hay voltaje ni corriente de fallo netos en virtud de esta situación. Haciendo referencia a las figuras 5A y 5B de nuevo, la ecuación de distancia de fallo para LF es: LF=[VaF+VaN(tF)]/[dIaF -C*ddVaF], donde ddVaF es el segundo derivado de VaF. Esta ecuación de distancia de fallo para un fallo de fase A a tierra se puede aplicar a otros fallos de línea de fase a tierra usando simplemente las variables de las fases con fallo. Por lo tanto, para fallos de fase B, la ecuación LF pasa a ser [VbF+VbN(tF)]/[dIbF - C*ddVbF]. Y, para fallos de fase C a tierra, la ecuación cambia a [VcF+VcN(tF)]/[dIcF - C*ddVcF].

[0050] Cuando se desconecta el conmutador S de la figura 4, los condensadores conectados en Y no tienen ahora conexión a tierra y el circuito para la condición de fallo de fase A a tierra se reduce para el circuito de la figura 6. Como se puede observar, en el nodo A de las derivaciones combinadas, ya que la corriente de fallo neta combinada de los flujos B y C fluye en el nodo A, la corriente a través de LF es la suma de los tres componentes de corriente de fallo neta (IaF IbF IcF) que, a su vez, se puede expresar como la corriente residual de fallo neta, IrF, que es por definición la suma de corrientes de fallo netas trifásicas. Luego, la fórmula de distancia de fallo LF para un fallo de fase A en la batería de condensadores sin conexión a tierra es LF=[VaF+VaN(tF)]/dIrF, donde dIrF es el primer derivado de IrF. Las fórmulas para fases B y C se pueden derivar de manera similar.

[0051] Cuando el componente de condensador C se ignora en las fórmulas en los casos de batería de condensadores con conexión a tierra y sin conexión a tierra, el único cambio llevado a la fórmula para una situación en la que no hay batería de condensadores está en el denominador: para un fallo de fase A a tierra, el denominador es simplemente dIaF. Por lo tanto, la distancia de fallo LF para un fallo de fase A a tierra cuando no hay batería de condensadores es LF=[VaF+VaN(tF)]/dIaF. Se puede computar LF para otra fase usando la misma fórmula, pero usando valores para la fase seleccionada en vez de los de la fase A.

[0052] El caso de un fallo por contacto entre conductores con implicación a tierra se ilustra en la figura 7 con elementos similares usados como se usaron con respecto a la figura 4. Para tomar un ejemplo, la distancia de fallo por contacto entre conductores determinada en la figura 7 es para un fallo de fase A y B ("fallo AB"). Se pueden derivar fórmulas de distancia de fallo para otros fallos por contacto entre conductores, fallos BC y CA, de forma similar de la misma manera que para el fallo AB. Con el nodo de condensador con conexión a tierra, el circuito con fallo en la ubicación X se simplifica ahora en un circuito de la figura 8 con voltaje de inyección, el voltaje entre A y B en situación normal en el tiempo de incepción de fallo, Vabx(tF), e inductores y condensadores de fases A y B solo. Como se ha explicado en el presente documento con respecto a la derivación de fórmula de fallo de fase A a tierra, el voltaje de inyección Vabx(tF) es el mismo que el voltaje por contacto entre conductores normal en el bus en un tiempo tF: VabN(tF)=Vabx(tF), donde VabN=VaN-VbN.

[0053] Haciendo ahora referencia nuevamente al circuito de la figura 8, se pueden determinar las dos ecuaciones de corriente en dos nodos A y B para su uso posterior para la ecuación LF: IalF=IaF-C*dVaF (en el nodo A) e IblF=IbF-C*dVbF (en el nodo B). La ecuación de voltaje alrededor del bucle principal, que no incluye los condensadores, lleva a la siguiente ecuación para LF: LF*[dIalF - dIblF]=[VaF-VbF]-VabN(tF), donde dIalF y dIblF son los primeros derivados de IalF e IblF, respectivamente. Aplicando las relaciones por las que VaF-VbF=VabF e IblF= - IalF, la ecuación para LF se puede determinar como: LF=[VabF-VabN(tF)] [2*(dIaF-C*ddVaF)]. Alternativamente, reduciendo además el circuito de la figura 8 a un único circuito de bucle con LF y LS combinados, se podría determinar una ecuación alternativa para que tenga un formato ligeramente diferente, pero similar, de LF= [VabF-VabN(tF)]/[(dIabF-C*ddVabF)], donde IabF=IaF-IbF.

[0054] El circuito para fallo AB con batería de condensadores conectada en Y sin conexión a tierra se puede simplificar al circuito mostrado en la figura 9A. Haciendo referencia a la figura 9A, los dos componentes conectados en Y, los inductores de fuente en el nodo n y los condensadores en el nodo n' se pueden convertir en dos componentes Delta y además en un componente paralelo de un inductor de 2*LS y un condensador de C/2. El circuito simplificado se ilustra en la figura 9B, que se puede simplificar además al circuito de la figura 9C combinando los dos LF del circuito.

[0055] Haciendo referencia a la figura 9C, al combinar la ecuación de corriente en el nodo A, IalF=IabF/2-[C*dVabF]/2, y la ecuación de voltaje en el bucle principal, VabF+2*LF*dIalF+VabN(tF)=0, se puede determinar la fórmula de distancia de fallo LF para el fallo AB en virtud de la condición de condensador sin conexión a tierra como LF= [VabF-VabN(tF)] / [(dIabF-C*ddVabF)], que es la misma que en virtud de la batería de condensadores con conexión a tierra. Ignorando el término con condensador C, la fórmula de fallo AB para el caso sin batería de condensadores se determina como LF= [VabF-VabN(tF)] / dIabF.

[0056] Los casos para un fallo de tres líneas ("ABC") son similares a la fórmula de fallo AB en el cálculo de la distancia de fallo. Esto se puede probar por el análisis similar descrito para el caso de fallo AB anterior. La fórmula LF para distancia a fallo para el fallo ABC es idéntica a la del fallo AB (o cualquiera por contacto entre conductores) para cada uno de los tres casos de conexión de condensador.

[0057] El fallo de fase AB a tierra, el "fallo ABE", típico pero igualmente aplicable a otros fallos por contacto entre conductores y tierra, en un sistema de circuito trifásico, se esquematiza en la figura 10. El diagrama de circuitos de la figura 10 se puede reducir al de la figura 11 con los dos voltajes de inyección para fase la A y B con la misma magnitud ya que los puntos X se juntan en el mismo punto en ambas líneas. Las dos ecuaciones de voltaje independientes alrededor del bucle principal y el bucle interno, respectivamente, generan dos fórmulas de distancia de fallo equivalentes para LF, cada una idéntica a la del fallo de fase A (o B) a tierra. Específicamente, se determina que las dos ecuaciones de voltaje equivalentes para LF son: LF=[VaF+VaN(tF)]/[dIaF -C*ddVaF]=[VbF+VbN(tF)]/[dIbF - C*ddVbF]. Una simplificación adicional del diagrama de circuitos produjo una forma diferente de ecuación LF, pero sería simplemente una variación de la fórmula aquí descrita. Por lo tanto, son posibles otras fórmulas alternativas en varias formas con términos diferentes pero son las mismas que las descritas explícitamente en el presente documento.

[0058] Para el caso de condensador sin conexión a tierra, el circuito de fallo ABE se puede esquematizar a un circuito en la figura 12 y dos ecuaciones de voltaje se pueden derivar en los dos bucles principales: incluyendo una únicamente inductores de fase A y tierra y la otro únicamente inductores de fase B y tierra. También, haciendo referencia de nuevo a la figura 12, en el nodo n, se puede describir una relación por la que la suma de dos corrientes de línea es la misma que la suma de corrientes trifásicas que fluyen en las inductancias de fuente como IalF IblF = IaF IbF IcF = IrF. Combinar los dos ecuaciones de voltaje y la relación de corriente lleva a la fórmula siguiente para distancia de fallo LF: LF = [VaF+VaN(tF)+VbF+VbN(tF)]/dIrF. Esta ecuación LF se puede expresar por dos términos familiares, que son idénticos a la fórmula de fallo de fase A (y B) a tierra: LF = [VaF+VaN(tF)]/dlrF [VbF+VbN(tF)]/dIrF = LF(fórmula de fallo AE) LF (fórmula de fallo BE). De nuevo, una simplificación adicional del diagrama de circuitos o expresión, tal como la aplicación de la condición VaN(tF)=VbN(tF) para que tengan el mismo voltaje en el tiempo de incepción de fallo, produciría una forma de LF distinta de la aquí descrita, pero que es simplemente una variación de la fórmula. Por tanto, como ya se ha observado, son posibles otras fórmulas de varias formas con términos diferentes y serían similares a las explícitamente descritas en el presente documento.

[0059] Ignorando el término con condensador C, la fórmula de fallo ABE para el caso sin batería de condensadores se determina como LF= [VaF+VaN(tF)] / dIaF =[VbF+VbN(tF) / dIbF que es idéntica a la fórmula LF para el fallo AE o BE.

[0060] Aplicando el mismo enfoque de simplificación de circuito y de análisis aplicado en el ejemplo de fallo ABE, la fórmula de distancia de fallo para fallo de tres líneas a tierra ("fallo ABCE") es la siguiente. Para el caso de un condensador con conexión a tierra, la distancia de fallo es la misma que la de cualquier fallo monofásico a tierra: LF=[VaF+VaN(tF)]/[dIaF - C*ddVaF] = [VbF+VbN(tF)]/[dIbF - C*ddVbF]. Para el caso de un condensador sin conexión a tierra, la distancia de fallo es la suma de tres LF para fallos AE, BE y CE: LF = [VaF+VaN(tF)]/dIrF [VbF+VbN(tF)]/dIrF [VcF+VcN(tF)]/dIrF. Por otro lado, la fórmula para el caso sin condensador se deriva fácilmente del caso con conexión a tierra con C eliminado: LF=[VaF+VaN(tF)]/dIaF = [VbF+VbN(tF)]/dIbF = [VcF+VcN(tF)]/dIcF.

[0061] Como se ha descrito anteriormente, las fórmulas de distancia de fallo son buenas para tipos o clases de fallo específicos y correspondientes. Como un resumen de la fórmula de distancia de fallo, a continuación, se muestra la fórmula de distancia de fallo para cada una de las clases de fallo en virtud de tres tipos diferentes de método de conexión de batería de condensadores (con conexión a tierra (GC), sin conexión a tierra (UC) y sin batería de condensadores (NC)).

Fallo AE:

[0062]

GC: [VaF+VaN(tF)]/[dIaF - C*ddVaF]

UC: [VaF+VaN(tF)]/dIrF

NC: [VaF+VaN(tF)]/dIaF

Fallo BE:

[0063]

GC: [VbF+VbN(tF)]/[dIbF - C*ddVbF]

UC: [VbF+VbN(tF)]/dIrF

NC: [VbF+VbN(tF)]/dIbF

Fallo CE:

[0064]

GC: [VcF+VcN(tF)]/[dIcF - C*ddVcF]

UC: [VcF+VcN(tF)]/dIrF

NC: [VcF+VcN(tF)]/dIcF

Fallo AB:

[0065]

GC: [VabF-VabN(tF)]/ [2*(dIabF-C*ddVabF)] UC: [VabF-VabN(tF)]/ [(dIabF-C*ddVabF)]

NC: [VabF-VabN(tF)]/ dlabF

Fallo BC:

[0066]

GC: [VbcF-VbcN(tF)]/ [2*(dIbcF-C*ddVbcF)] UC: [VbcF-VbcN(tF)]/ [(dIbcF-C*ddVbcF)] NC: [VbcF-VbcN(tF)]/ dlbcF

Fallo CA:

[0067]

GC: [VcaF-VcaN(tF)]/ [2*(dIcaF-C*ddVcaF)] UC: [VcaF-YcaN(tF)]/ [(dIcaF-C*ddVcaF)] NC: [VcaF-VcaN(tF)]/ dlcaF

Fallo ABE:

[0068]

GC: [VaF-VaN(tF)]/ [(diaF-C*ddVaF)] UC: [VaF+VaN(tF)]/dIrF+[VbF+VbN(tF)]/dIrF NC: [VaF+VaN(tF)]/ dlaF

Fallo BCE:

[0069]

GC: [VbF-VbN(tF)]/ [(dIbF-C*ddVbF)] UC: [VbF+VbN(tF)]/dIrF+[VcF+VcN(tF)]/dIrF NC: [VbF+VbN(tF)]/ dlbF

Fallo CAE:

[0070]

GC: [VcaF-VcaN(tF)]/ [(d!caF-C*ddVcaF)] UC: [VcF+VcN(tF)]/dIrF+[VaF+VaN(tF)]/dIrF NC: [VcF+VcN(tF)]/ dlcF

Fallo ABC:

[0071]

NC: [VabF-VabN(tF)]/ dlabF

Fallo ABCE:

[0072]

GC: [VaF+VaN(tF)]/[dIaF - C*ddVaF]

UC: [VaF+VaN(tF)]/dIrF [VbF+VbN(tF)]/dIrF [VcF+VcN(tF)]/dIrF NC: [VaF+VaN(tF)]/dIaF

[0073] La fórmula de distancia de fallo para cada clase específica de fallo se puede implementar según muchos algoritmos, software y/o estructuras de software diferentes. Las implementaciones de ejemplo descritas en el presente documento tienen fines ilustrativos únicamente para enfatizar los requisitos y etapas necesarias que se deben tomar para que un sistema de ubicación de fallo de subciclo produzca debidamente la clase de fallo y la distancia de fallo como las salidas finales.

[0074] Un ejemplo de un enfoque de ubicación de distancia de fallo de subciclo se describe ahora con respecto al diagrama de flujo de la figura 13. En el diagrama de flujo, los datos requeridos y las etapas ordenadas para producir los términos necesarios en la fórmula se conectan mediante líneas con flechas para avances secuenciales de las etapas a seguir.

[0075] En la etapa 1302, tras la aparición de un evento predeterminado (por ejemplo, una alerta tal como una alerta de interrupción eléctrica) o en tiempos o intervalos predeterminados, los datos en bruto captados se leen a partir de un dispositivo que adquiere y almacena selectivamente datos de voltaje y corriente en tiempo real de bus de subestación tras una alteración en la red. Los datos en bruto de los tres voltajes y corrientes se expresan como Va, Vb, Vc, Ia, Ib e Ic, respectivamente. Los fallos de subciclo son categorizados bajo el recorrido transitorio corto que se pueden detectar o no por el dispositivo de protección normal o enfoque de ubicación de fallo convencional. Se pueden usar dispositivos de toma de datos y relés digitales para captar datos masivos con una tasa de muestreo alta. Mediante el ajuste de un desencadenante, la captura de datos se puede hacer selectivamente, por ejemplo, solo para cierto comportamiento anómalo del voltaje o la corriente, independientemente de su fuente, fallo o no fallo. Típicamente, el dispositivo de adquisición de datos y relé digital graba, además del evento de fallo, eventos transitorios cortos aunque los datos registrados accionados por eventos no se pueden usar ni para protección ni para detección y ubicación de fallo.

[0076] Haciendo referencia a la figura 14, en un ejemplo y en un caso típico, los datos en bruto registrados contienen la porción normal de voltaje y corriente (denominada "datos previos al fallo") y la porción después de ocurrir el fallo ("datos posteriores al fallo"), a veces con una marca temporal (tF) clara de la incepción de la alteración.

[0077] Haciendo referencia nuevamente a la figura 13, se realiza una extracción de datos normales (sin fallo) en la etapa 1304. Los datos normales requeridos y formados para el cálculo de LF son típicamente un múltiplo de longitud de un ciclo posterior de muestras de los datos previos al fallo tomados empezando desde el primero de los datos en bruto. En otras palabras, los datos normales formados a partir de unos datos en bruto son unos datos generados repitiendo las primeras muestras de ciclo 1 de los datos previos al fallo hasta que tengan el mismo número de muestras que los datos en bruto. Los datos normales se forman para todas fases en el voltaje y corriente (VaN, VbN, VcN, IaN, IbN e IcN). La corriente residual normal (IrN) se obtiene sumando todas las corrientes normales trifásicas. Por lo tanto, la longitud de las muestras en los datos en bruto y los datos de voltaje y corriente normales recientemente formados es la misma.

[0078] En la etapa 1306, se realiza formación de datos de fallo netos. El valor de fallo neto para voltaje (o corriente) para cada fase se obtiene restando el valor normal para voltaje (o corriente) para cada fase de los datos en bruto de voltaje (o corriente) para cada fase. Por ejemplo, el voltaje de fallo de fase A neto (VaF) se obtiene restado VaN y Va, muestra por muestra. Como se esperaba, el valor neto antes del fallo será cercano a cero y, después del fallo, el voltaje neto y la corriente neta mostrarían casi 90 grados fuera de fase debido a la suposición práctica y a la realidad del circuito dominante de reactancia. La figura 15 muestra el voltaje de fase de fallo neto, la corriente de fallo neta y la corriente residual neta de un fallo de fase a tierra, que también representa el pico de corriente de fase neta cuando el voltaje de fallo neto pasa de cero.

[0079] En la etapa 1308, ocurre una diferenciación del valor de fallo neto. En las fórmulas usadas en el presente documento, incluyendo la de inductancia de fuente, se requiere el primer derivado del valor de fallo neto (voltaje o corriente). Ahora se describe el proceso de diferenciación para una señal muestreada. La diferenciación numérica de señales muestreadas se puede derivar de la definición del primer derivado de una señal que varía con el tiempo es la velocidad de cambio de la señal con tiempo, que se interpreta como la pendiente de la tangente a la señal en cada punto de muestra. Asumiendo que el intervalo de tiempo entre puntos de muestra adyacentes, At, es constante, el algoritmo más simple para computar un primer derivado de un voltaje V (representado como dV), por ejemplo, en el tiempo de muestra j es: dV(j) = [V(j+1) - V(j)]/At. El algoritmo de diferenciación anterior se denomina la fórmula de diferencia de avance de primer orden para un primer derivado. Alternativamente, al aplicar una expansión Taylor, se puede obtener una fórmula de diferencia centrada de segundo orden para el primer derivado como: dV(j) = [V(j+1) - V(j-1)]/[2*At). Todavía otra forma alternativa del primer derivado, se puede obtener la aproximación de cuarto orden, como: dV(j) = [V(j-2) - 8*V(j-1)+8*V(j+1)-V(j+2)]/[12*At]. En un ejemplo, para los datos reales de 128 muestras por ciclo que se obtienen de una subestación, la primera diferenciación de segundo orden se considera que es típicamente la mejor elección.

[0080] Sin embargo, esto puede no ser real para otras situaciones. Por lo tanto, se debe seleccionar el orden apropiado. El primer derivado de proceso de valor neto usando el primer método derivado numérico se aplica a todos los voltajes y corrientes de fase de fallo netos así como a la corriente de fallo residual neta para todas las muestras de las variables. La ilustración en la figura 16 muestra los primeros derivados de voltaje de fallo de fase B neta, dVbF, y corriente de fallo de fase B neta, dIbF, y la corriente de fallo residual neta, dIrF, de un fallo de fase B a tierra.

[0081] En la etapa 1310, se realiza una segunda diferenciación del voltaje de fallo de red. En algunas fórmulas de distancia de fallo, especialmente cuando se conecta una batería de condensadores en la subestación, los denominadores de las fórmulas contienen el segundo derivado del voltaje de fallo neto. Aunque se puede usar un algoritmo desarrollado específicamente para derivar un derivado de segundo orden directamente de la señal muestreada para el segundo derivado de voltaje de fallo neto, usar el primer derivado anteriormente mencionado dos veces sería una opción conveniente. Al usar esta opción conveniente, se obtienen los siguientes derivados segundos: ddVaF, ddVbF, ddVcF, ddVabF, ddVbcF y ddVcaF.

[0082] En la etapa 1312, se hace una determinación del tiempo de incepción de fallo (tF). La cantidad de inyección en la fórmula teórica en el tiempo de aparición de fallo tF, V(tF), se puede obtener solo cuando se obtiene el tiempo de incepción de fallo tF con precisión. A partir de la expresión V(tF), la variable V indica cualquier voltaje de una fase o entre fases. El tiempo de incepción de fallo se puede determinar encontrando el tiempo el más temprano cuando el valor de fallo neto (de voltaje o corriente o ambos) excede un determinado valor umbral. El valor umbral se puede establecer de muchas maneras, dos de las cuales son establecer el valor en un punto fijo predeterminado y establecerlo en un punto de porcentaje fijo de valor nominal de voltaje (o corriente). De la primera manera, se puede establecer un umbral para la incepción de fallo en voltaje como 500 voltios por ejemplo en un circuito de 12000 voltios. De la segunda manera, el umbral se puede establecer como, por ejemplo, el 5 % del nivel de voltaje nominal. En distribución de 12000 voltios, el umbral con 5 % sería 600 voltios. Además de estos dos ejemplos, se puede establecer un umbral de una manera obtenida en la condición específica del sistema con experiencia. Para variables, se puede usar el voltaje de fallo neto solo, se puede usar la o corriente neta o se pueden usar ambos valores netos.

[0083] Ya que existen tres fases en el sistema de energía, los tres tiempos de incepción de fallo se obtienen independientemente por el enfoque de determinación de umbral. Una manera práctica de encontrar el único tiempo de incepción de fallo es encontrar el valor positivo mínimo de entre tres posibles tiempos de incepción de fallo de tres fases. La condición para un número positivo es que una fase sin fallos no tenga ningún valor superior al umbral establecido, dando como resultado cero (tiempo inicial del proceso) como su tiempo de incepción de fallo.

[0084] En la etapa 1315, se hace una determinación de V(tF). Con el tF conocido, se puede obtener el voltaje de inyección V(tF) del voltaje nominal en un tiempo tF: V(tF) = VN(tF). Otra vía de determinación de V(tF) sin hallar el tiempo de incepción de fallo (tF) ni leer el voltaje nominal en el tiempo de incepción de fallo encontrado es adoptar el voltaje pico nominal como el voltaje de inyección. Este enfoque se basa en el hecho de que la rotura del aislamiento de fallo de subciclo transitorio o intermitente ocurre en el punto de voltaje pico, positivo o negativo. Preferiblemente, debería haber una manera para decidir en qué voltaje pico, positivo o negativo, comienza un fallo. Una de las maneras para decidir la polaridad del voltaje pico es seguir la polaridad de la corriente de fallo neta. En otras palabras, después del inicio del fallo, cuando se computa la corriente de fallo neta, la polaridad de la corriente de fallo neta sería la misma polaridad para el voltaje pico.

[0085] En la etapa 1317, se describe la separación del fallo con conexión a tierra del fallo sin conexión a tierra para la clasificación del fallo. Las fórmulas de distancia de fallo son específicas para clases particulares de fallos y la clasificación de fallos se hace identificando las fases con fallo y si el fallo es un fallo con conexión a tierra o no. En esta sección, se describe la identificación del fallo con conexión a tierra o sin conexión a tierra. Una manera de separar el fallo con conexión a tierra del fallo sin con conexión a tierra es controlar el nivel de corriente residual, Ir, que es la suma de corrientes trifásicas (Ia+Ib+Ic) o la corriente residual de fallo neta, IrF, que es la suma de las corrientes trifásicas de fallo netas (IaF+IbF+IcF), o ambas al mismo tiempo. Cuando hay tierra implicada en la trayectoria de fallo, tanto flujo Ir como IrF; en la situación normal, la suma de corrientes trifásicas en sistemas de equilibrio es cero.

[0086] Ya que la corriente aumenta gradualmente desde el tiempo de incepción de fallo, el tiempo de medición para Ir o IrF se determinaría no en el tiempo de incepción de fallo sino en el tiempo después de algún tiempo (por ejemplo, % de tiempo de ciclo). Así, si se selecciona una variable g para indicar o fallo con conexión a tierra (g=l) o fallo sin conexión a tierra (g=0), la condición para g=1 se puede determinar como, por ejemplo, con 128 muestras por caso de ciclo: |Ir(tF+31)1>:thrIr o |IrF(tF+31)>thrlrF, donde trlr y trIrF son los valores umbral para corrientes residuales mínimas y residuales de fallo netas, respectivamente. Un valor de ejemplo de thrIr se determina como 3 veces el valor pico de nivel de corriente residual normal (thrIr= 3*max(IrN)). El valor para thrIrF se puede determinar de forma similar. Sin embargo, se debe entender que los umbrales se pueden determinar en variedad de maneras utilizando experiencias, estudios de flujo de energía y condiciones de carga.

[0087] En la etapa 1319, ocurre la separación del fallo con conexión a tierra del fallo sin conexión a tierra para la clasificación del fallo. Como una alternativa a la corriente residual o corriente residual de fallo neta para identificar si un fallo tiene conexión a tierra o no tiene conexión a tierra, se puede aplicar una comparación del valor de inductancia de fuente de una fase y del de dos fases. Por definición, la inductancia de fuente de un fase A se define como LSa= -VaHdlaF, y la inductancia de fuente (imaginaria) de las fases A y B como LSab = -VabHdlabF =-[VaF-VbF]/[dIaF-dIbF]. En el fallo AB (no implica ninguna conexión a tierra), ya que VaF=-VbF, y dIaF =-dIbF, la inductancia de fuente de dos fases A y B es la mismo que la inductancia de fuente de una fase A: LSab=-[2*VaF]/[2*dIaF)=LSa o LSb. Por otro lado, en el fallo ABE (o AE o BE) con trayectoria conectada a tierra, la inductancia de fuente de dos fases LSab es mucho más pequeña que la inductancia de fuente de fase LSa. La cantidad de la reducción en la inductancia de fuente bifásica imaginaria comparada con inductancia de fase varía según la configuración de circuito particularmente en la conexión de batería de condensadores y prácticas de conexión a tierra. El valor observado medio LSab en virtud del fallo de fase A (o B) a tierra con datos reales es el 50 - 70 % de LSa (o LSb). Si, por observación y experiencia para una condición de red específica, este método alternativo de separación de fallo con conexión a tierra/sin conexión a tierra se determina apropiado, entonces se puede aplicar la siguiente regla para separación de fallo con conexión a tierra/sin conexión a tierra con la variable indicadora g (con g=1 para= fallo con conexión a tierra y g=0, fallo sin conexión a tierra): {g=l si LSx>LSxy} y g=0 si LSx = LSxy}.

[0088] Los subíndices x e y indican una fase con fallo y una fase sin fallo, respectivamente, y no son el mismo. En muchas situaciones, por ejemplo de condición g=0, el control de igualdad debe proporcionar alguna tolerancia para alojar ruidos en señal y aproximación inherente en el muestreo y digitalización de obtención de datos. Mediante la introducción de una variable tolerancia de este tipo como errLS, las reglas para separación de fallo con conexión a tierra/sin conexión a tierra se pueden reescribir como: g=1 si {LSx>(errLS*LSxy)} y g=0 si f (LSxy*errLS) <LSx <(errLS*LSxy)}. Un valor de ejemplo para errLS es 1,1, que da una tolerancia del 10 %.

[0089] En la etapa 1315, se hace el primer derivado de la corriente de fallo neta. En la etapa 1316, se determina la inductancia de fuente e inductancia de fuente oscilada. En la exposición precedente de inductancia de fuente como una herramienta para separar un fallo con conexión a tierra de uno sin conexión a tierra, se asumió que ya se había obtenido ese valor numérico. Sin embargo, el valor numérico de inductancia de fuente se obtiene a través de cualquier proceso de gestión de datos adecuado. La determinación del valor numérico para inductancia de fuente es necesaria no solo para la separación sino también para la identificación de fase con fallo para la clasificación del fallo, el siguiente objeto de descripción después de este. Como se trató en otra parte en el presente documento, la impedancia de fuente de fase B, por ejemplo, se calcula por LSb=-VbHdIbF. Si la fase B es una fase con fallo, entonces LSb tiene un valor consistente sobre la duración del fallo. Por otro lado, LSa o LSc en una fase con fallo está en un estado indeterminado debido al voltaje de fallo neto casi cero y primer derivado de corriente de fallo neta en la fase sin fallo.

[0090] Sin embargo, como se muestra en la figura 17 (el caso del LSb (fase con fallo) y LSa (fase sin fallo)), incluso la inductancia de fuente de fase con fallo, LSb, no mantiene el valor constante sobre la duración con fallo debido a la naturaleza cíclica del voltaje aplicado y por tanto del de voltaje y corriente de fallo netos. Por lo tanto, el LSb presenta un valor extremo siempre que el primer derivado de corriente de fallo neta (dIbF en el caso) sea cero o esté muy cerca de cero. Los valores extremos se excluyen y solo se deben considerar los valores consistentes entre los valores extremos para el valor numérico de inductancia de fuente. Aquí es donde se aplica ventajosamente la práctica oscilante. Ya que la inductancia de fuente puede estar normalmente disponible (como la inductancia equivalente de transformador de subestación), se puede determinar un rango de LS válido tras la inductancia de equivalente de transformador. Con el valor de rango, bandLS, indicando la banda de valor de inductancia de fuente válido para una subestación dada, se puede obtener el valor oscilado rLS de LS, en cada punto de muestra, mediante la conversión del valor de LS superior a bandLS en bandLS para rLS, y del de inferior a - bandLS en -bandLS, mientras se mantiene el valor entremedias de LS como el de rLS. Un valor de ejemplo para bandLS es 2,0.

[0091] En las etapas 1316 y 1318, una determinación de fase con fallo por una inductancia de fuente oscilada está hecha para la clasificación del fallo. Como se ha tratado anteriormente, en una situación normal (sin fallo), no hay cambio de voltaje y corriente, por lo tanto, la relación de dos cambios produce valores inconsistentes y, a menudo, aleatorios. Haciendo referencia de nuevo a la figura 17, se puede observar que la inductancia de fuente de fase con fallo es mucho más consistente que la de una fase sin fallo. Por lo tanto, analizando las formas de las inductancias de fuente de todas las tres fases, la fase con fallo se puede determinar seleccionando la(s) fase(s) cuyos valores de inductancia de fuente concuerdan (lo que significa baja varianza como una medida de ejemplo) y permanecen a lo largo de la línea en el rango de inductancia de fuente real (que significa la cercanía de su valor medio, como una medida de ejemplo, para la inductancia de fuente real). Así se puede establecer una regla de determinación de fase con fallo, como ejemplo, usando varianza y promedio de inductancia de fuente de cada fase sobre un espacio de muestra después de la incepción de fallo. La longitud del espacio de muestra para las medidas estadísticas (valor medio avgrLSp y varianza varrLSp) en la inductancia de fuente oscilada rLSp de fase p puede ser % de ciclo,V2ciclo o un ciclo de la inductancia de fuente oscilada. Por lo tanto, con p variable como una variable para indicar la fase con fallo (p=1 si p es una fase con fallo y p=0 si no), entonces la condición para p=1 se puede escribir como: {varrLSp<thrvarrLS} & {minLS<avgrLSp<maxLS}, donde el símbolo & indica el funcionamiento de un operador lógico AND. La variable trvarrLS es un valor umbral establecido para que varrLSp mida la consistencia de rLSp. Los extremos de rango, minLS y maxLS, indican los valores más bajo y más alto, respectivamente, de inductancia de fuente real para una subestación dada. Valores de ejemplo para trvarrLS, minLS y maxLS son 0,5, 0,3 y 2,0, respectivamente. Aplicando la regla lógica a las tres fases, se producen indicaciones de fase con fallo o a, b y c con valor lógico 1 para la fase con fallo y 0 para la fase sin fallo. Una combinación de los tres indicadores, por ejemplo, (a=1, b=0; c=0), indica un fallo de fase A, mientras que otra combinación, por ejemplo, (a=l, b=l, c=0), indica un fallo de fase AB.

[0092] Incluso cuando la inductancia de fuente real se desconoce o no está disponible, la medida de varianza sola se puede aplicar, sin usar la medida promedio, en la determinación de fase con fallo ya que la consistencia en la inductancia de fuente es el principal indicador de fallo. También, en sustitución de la varianza, varrLS, la desviación típica de la inductancia de fuente oscilada, stdrLS, junto con el valor umbral para la desviación típica, trstdrLS, se puede aplicar ya que ambas medidas estadísticas indican la cercanía o lejanía del valor medio de las muestras. Una muestra más uniforme indica una varianza o desviación típica más cercana a cero. Un valor de ejemplo para trstdrLS es 0,5.

[0093] En la etapa 1322, ocurre una clasificación de fallo. Se obtiene una clasificación de fallo identificando la(s) fase(s) con fallo y reconociendo si el fallo tiene conexión a tierra o no. En un ejemplo, una regla para la clasificación de fallo se puede establecer combinando la separación de fallo con conexión a tierra/sin conexión a tierra basada en corriente residual (o basada en inductancia de fuente) y la determinación de fase con fallo por la medida de consistencia de la inductancia de fuente. Los cuatro indicadores (g de la separación de fallo con conexión a tierra/sin conexión a tierra y a, b y c de la identificación de fase con fallo) y sus equivalentes son los parámetros principales para una regla de clasificación de fallo de ejemplo aquí descrita. La simplicidad de cálculo y algoritmo estructurado de clasificación de fallo se puede conseguir combinando los cuatro parámetros, ocupando cada uno una posición del dígito en el orden de a, b, c y g, a un único número binario de 4 dígitos.

[0094] La posición del dígito de cada parámetro puede variar en cualquier orden seleccionado. Ahora el número binario de cuatro dígitos puede indicar todos posibles fallos, 0000 (como normal) a 1111 (como fallo de 3 fases a tierra). Por ejemplo, un número binario 0101 indica un fallo de fase B a tierra. Aunque la identificación de número binario de clase de fallo es conveniente y simple en clasificación, la salida de la clasificación no debe estar en número binario; puede estar en cualquier sistema de números. Un equivalente decimal de valor binario será una manera más común de salida de clasificación de fallo. Por ejemplo, el número binario 1110 como fallo ABC en el algoritmo de clasificación de fallo, su equivalente decimal 14 puede ser la salida real del algoritmo para visualización la clase de fallo para usuarios o para comprobar la clase de fallo al módulo de fórmula de cálculo de distancia de fallo que se describe en el presente documento.

[0095] Entre los 16 casos en la clasificación de fallo, hay cuatro posibles números que no se pueden conectar para casos de fallo prácticos: 0001 (equivalente decimal de 1) como fallo sin fase a tierra y un grupo de 1000 (equivalente decimal de 8), 0100 (equivalente decimal de 4), 0010 (equivalente decimal de 2) como fallo de fase a, b o c, respectivamente, sin implicación a tierra. Estas cuatro clases se pueden usar para otros fines valiosos si no para clasificación de fallo o cálculo de distancia de fallo. Por ejemplo, el número decimal 1 se puede interpretar como un objeto conectado a tierra o de cable combado que toca tierra, y el segundo grupo de números decimales 2, 4, y 8 se puede interpretar como un fallo monofásico con impedancia de fallo muy alta, posiblemente un fallo de impedancia alto. Sin embargo, la interpretación precisa de estos cuatros casos se tiene que aplicar con un análisis cuidado y apropiado a la luz de la experiencia y condiciones de red específicas.

[0096] En la etapa 1324, ocurre la aplicación selectiva de la fórmula de distancia de fallo. Después de se haya hecho la clasificación, se seleccionará y ejecutará una fórmula de distancia de fallo específica de una clase de fallo y se producirá su resultado de distancia de fallo LF.

[0097] En la etapa 1326, ocurre una oscilación para la salida de distancia de fallo (generación rLF). Haciendo referencia a la figura 18, la salida de distancia de fallo, LF ("inductancia a fallo"), como la inductancia de fuente LS, mostraría un valor consistente sobre la duración del fallo para una fase con fallo pero con variables invariablemente, debido a la naturaleza cíclica del voltaje aplicado y por tanto el voltaje y la corriente de fallo netos y sus primer y segundo derivados, extremos resultantes de un valor cero o casi cero del denominador de la fórmula de distancia de fallo.

[0098] Como se puede observar en la figura 18, la inductancia de fuente de la fase con fallo con valores consistentes del tiempo de incepción de fallo tF hasta que el tiempo cuando finaliza el síntoma de fallo. El eje vertical representa valores de inductancia y el eje horizontal representa tiempo. El valor tF es el tiempo del inicio del fallo. LS es la inductancia de fuente (medida en Henrios [H ]) y LF es la inductancia de fallo computada (medida en Henrios [H] y distancia representante al fallo). Como se ha explicado en el presente documento, los enfoques en el presente documento pueden usar la información de la tabla de distancia a inductancia del cableado o cable para determinar la distancia al fallo.

[0099] Para el LF con valores extremos espurios, como en el acondicionamiento de inductancia de fuente, también debe estar acondicionado para excluir los valores espurios y, además, alisar los valores ruidosos. Los valores positivos LF son los sujetos del acondicionamiento. La eliminación de valor extremo se puede hacer, por ejemplo, usando la misma manera de oscilación de la inductancia de fuente pero por un enfoque oscilante ligeramente diferente. Ajustando el valor de rango, bandLF, para indicar la banda de distancia a valor de fallo para una subestación dada y sus circuitos, el valor oscilado rLF se puede obtener de LF, en cada punto de muestra, convirtiendo el valor de LF superior a bandLF en 0 (cero) para rLF y el de inferior a -bandLF a 0 (cero), mientras se mantiene el valor entremedias de LF como el de rLF. Un valor de ejemplo para bandLF, que se podría determinar con precisión por la longitud de circuito de bus de subestación, es 15.

[0100] En la etapa 1328, ocurre el alisado de la distancia de fallo oscilada (generación de sLF). El cálculo de LF implica la obtención de un segundo derivado de valores de fallo netos, por lo tanto, la salida de LF es más propensa a señalar error de ruido y digitalización y diferenciación numérica. Por lo tanto, la consistencia de LF es menos prominente que la inductancia de fuente.

[0101] Encontrar el LF en la duración consistente o estabilizada requiere un acondicionamiento adicional de los valores de rLF con un proceso de alisado. Para el alisado, se pueden aplicar muchas formas diferentes para hacer el efecto. Un alisado en el núcleo gaussiano basado en la computación de promedios ponderados locales es útil si los valores de rLF se encuentran a lo largo de una banda de anchura relativamente constante. Por otro lado, si el rLF se encuentra dispersado a lo largo de una banda cuya anchura fluctúa considerablemente, un adaptativo más suave sería más apropiado, que usa un procedimiento de ajuste de cuadrados mínimos lineal vecino más cercano simétrico. Alternativamente, se sabe que una mediana más suave que computa restos y alisa los restos de rLF es más robusta ya que es menos probable que se vea afectada por valores espurios de valores rLF ruidosos. El alisado de mediana se puede conseguir estableciendo la longitud de ventana de alisado que es pequeña en comparación con la longitud de muestra de LF. Por ejemplo, para una longitud de muestra de % ciclo (por ejemplo, el caso de 64 muestras para 128 muestras/ciclo de muestreo de señal) para rLF, una ventana de alisado de 1116 ciclos (es decir, 8 muestras en el método de muestreo anterior de 128 muestras/ciclo) se puede establecer para alisar los valores de rLF valores en cada punto de muestra para generar las muestras sLF de distancia de fallo alisada.

[0102] En la etapa 1330, ocurre el promedio de valores de distancia de fallo alisados (generación de fLF). Como se explicó en otra parte en el presente documento, siempre que el denominador de la ecuación de distancia de fallo sea cero o casi cero, existen valores extremos en la distancia de fallo y valores estabilizados y consistentes entre dos valores extremos. Si un fallo solo tiene un valor de distancia de fallo estabilizado y consistente, la gran distancia se produciría como la distancia de fallo final (fLF). Sin embargo, si el fallo dura más de medio ciclo, normalmente hay dos o más segmentos de valor estabilizados y consistentes si una ventana de muestra elegida (de cálculo de sLF) es lo suficientemente larga para contenerlos. Por ejemplo, como en la figura 18, se puede observar que hay varias curvas LF estabilizadas 1802, 1804, 1806 y 1808.

[0103] En tal caso, hay varias opciones para producir la distancia de fallo final. La primera opción es elegir el primer segmento estabilizado, curva 1802 de la figura 18, por ejemplo, sin importar cuántos segmentos de valor estabilizado/consistente existan en la ventana de muestra de cálculo de distancia de fallo. Esta posición se basa en la noción de que la mayor incepción de fallo y las primeras características del circuito bajo condición con fallo están contenidas en el primer segmento. Esta posición también se puede aplicar cuando solo hay dos segmentos. La segunda opción es usar el promedio de todos los valores estabilizados/consistentes de distancia de fallo dentro de la ventana de muestra, que se basa en la noción de que los valores combinados estarían más cerca de la situación posterior al fallo que estaría en estado estable del circuito. La tercera opción, tomada cuando hay tres o más segmentos de valor estabilizado/consistente, toma la posición de compromiso entre la primera y segunda opciones: elegir un par de valores de segmento de diferencia mínima de todos los posibles pares y obtener los valores promedio del par. Por ejemplo, la distancia de fallo final, fLF, se puede producir a partir de sLF mediante la tercera opción.

[0104] En la etapa 1332, la distancia y el tipo de fallo se presentan al usuario. La salida de distancia de fallo final junto con la clase de fallo se pueden utilizar para una programación rápida de ubicación y restauración de fallos. Además, debido a la naturaleza del fallo transitoria e intermitente de las alteraciones de subciclo y la capacidad de localizar fallos no permanentes de este tipo, los presentes enfoques también ayudan a mantener preventivamente líneas y cables antes de que eventos transitorios lleven a fallos permanentes. Esta capacidad permite localizar temprano fallos momentáneos/transitorios antes de que progresen a fallos/interrupciones permanentes. La ubicación de fallos intermitentes/transitorios en cables subterráneos urbanos de rotura del aislamiento o en líneas aéreas de formación de arco eléctrico en áreas boscosas rurales con maleza y susceptibles de fuertes vientos podría eliminar una gran parte de la causa principal de las interrupciones en redes de energía.

[0105] Los enfoques descritos en el presente documento se pueden aplicar de numerosas maneras con el objetivo principal de ubicación de fallo de subciclo y otros objetivos relacionados tal como supervisión de estado de línea de energía, supervisión de aislamiento de cable subterráneo y control y gestión de vegetación en la ruta de línea de energía. Los enfoques descritos en el presente documento también proporcionan eficazmente al usuario un tiempo de respuesta menos frecuente y acortado para interrupciones y una fiabilidad mejorada mediante una ubicación rápida y precisa de fallos permanentes y momentáneos y con el beneficio posterior de control eficaz de la causa principal de las interrupciones.

[0106] Los enfoques de ubicación de fallo de subciclo descritos en el presente documento se pueden implementar e instalar en cualquier plataforma informática (por ejemplo, microprocesador con conjunto de circuitos asociado) con cualquier tipo de código informático o esquema de codificación que implementa estos algoritmos. La plataforma informática puede recibir datos de supervisión de evento de subestación en cualquier medio, formato y/o forma que la plataforma informática puede utilizar y procesar.

[0107] La distancia de fallo determinada y la salida de clase de fallo se pueden aplicar como un sistema autónomo de ubicación de fallo de subciclo sin usar o recibir ayuda de cualquier otra herramienta de gestión o control de fallo/interrupción que pueda estar disponible o ejecutarse en el perímetro del cliente. En esta aplicación autónoma, el sistema de ubicación de fallo de subciclo produce las dos salidas en más de un formato legible o reconocible: indicación, luz, texto, etcétera.

[0108] Además, los enfoques descritos en el presente documento en cuanto a distancia de fallo y determinación de clase de fallo se pueden usar en combinación con un sistema de análisis/modelado de circuito que es capaz de producir una tabla de inductancia y ubicación física de un circuito en cada nodo importante. Alternativamente, el sistema de ubicación de fallo de subciclo puede trabajar con una tabla de ubicación de inductancia de este tipo si está disponible sin interconexión con el sistema de análisis/modelado de circuito. Preferiblemente, una tabla de circuito de impedancia de circuito relativo a cada polo, pozo de registro, registro o cualquier punto importante de un circuito se usaría con mayor eficacia para la ubicación rápida del fallo del subciclo. Con la clase de fallo y distancia de fallo suministradas (que se indican como una inductancia), la tabla encontraría la rápidamente ubicación de fallo en o cerca de un polo, pozo de registro, registro o un punto de importancia.

[0109] Más preferiblemente, el sistema de ubicación de fallo de subciclo se puede usar como un localizador de fallo crucial y anticipador del sistema de gestión de interrupción que tendría acceso y control de toda la red de energía con telemetría y telesupervisión con un sistema de información geográfica e infraestructura de información flexible con el fin de la ubicación rápida de fallos y la restauración rápida así como mantenimiento preventivo. La distancia de fallo proporcionada por la ubicación de fallo de subciclo se puede usar como la única información o información confirmatoria adicional para fallos permanentes y como la información esencial para fallos no reportados de otra manera pero seguramente intermitentes al sistema de gestión de interrupciones. La información sobre fallos permanentes mejoraría la actividad de restauración y la información sobre fallos intermitentes y mejoraría el mantenimiento basado en la condición de cableado y cables y otro equipamiento relacionado o controles de árboles/vegetación.

[0110] Las aplicaciones anteriormente mencionadas, autónomas y en combinación, se pueden conseguir proporcionando todos los posibles medios para visualización y comunicación del resultado de distancia de fallo y clase de fallo. El formato de los datos de las dos salidas del sistema de ubicación de fallo de subciclo puede ser cualquiera compatible con el sistema donde resida la tabla (o generación de tabla) y ocurra el emparejamiento de tabla y/o visualización geográfica del resultado emparejado y con el sistema de gestión de interrupción.

[0111] En otros ejemplos, la dirección de fallo (o indicación) y la ubicación se pueden hacer a partir de un punto de medición en la misma línea y una línea diferente del mismo bus. En una subestación, típicamente se conectan muchas líneas (o alimentadores) a una línea de enlace (es decir, un bus). Un bus se sirve por una fuente. En consecuencia, la misma fuente suministra todas las líneas en un bus. El significado de la dirección de un fallo puede ser diferente en una situación diferente o basándose en su utilización en la protección y control del sistema de energía.

[0112] Un fin de dirección de fallo en una subestación que tiene buses múltiples es identificar si un fallo está sobre el mismo bus donde se localiza el punto de medición, en la cual se llevan a cabo la ubicación de fallo y la dirección de fallo, o en una línea de bus diferente. Este caso de dirección de fallo se puede denominar "discriminación de bus" de fallo. En una configuración de múltiples líneas de un único bus, se puede pretender que la dirección (o indicación) de fallo discrimine un fallo en la misma línea en la que se localiza el punto de medición y la ubicación de fallo y dirección de fallo se lleven a cabo a partir de una línea diferente de fallo, suministradas ambas por el mismo bus. Este caso de dirección de fallo se denomina en el presente documento "discriminación de línea del mismo fallo de bus".

[0113] Por otro lado, cuando el foco está sobre la misma línea, la dirección (o indicación) de fallo puede intentar encontrar si un fallo está en el lado de fuente, con respecto a y separado por la ubicación de punto de medición en la cual se llevan a cabo la ubicación de fallo y la dirección de fallo, o lado de carga (extremo de línea). El primero se denomina un "fallo aguas arriba" y el último un "fallo aguas abajo". Los presentes enfoques pueden proporcionar discriminación aguas arriba/aguas abajo de la misma línea para fallos (por ejemplo, intermitentes o permanentes).

[0114] Ahora se describen la dirección de fallo y ubicación de fallo en los tres casos típicos anteriormente descritos. Estos casos incluyen: discriminación aguas arriba/aguas abajo y ubicación del mismo fallo de línea; discriminación de línea y ubicación del mismo fallo de bus y discriminación de bus y ubicación de fallo.

[0115] Al medir el voltaje y la corriente en una ubicación en la línea, se pueden hallar tanto la dirección de fallo, aguas abajo o aguas arriba, como la distancia al fallo desde el punto de medición. Un fallo aguas abajo con respecto al punto de medición indica un fallo ocurrido en una ubicación que es más lejana a la fuente de energía que el punto de medición. Por otro lado, un fallo aguas arriba es un fallo que ocurre en una ubicación que es más cercana a la fuente que el dispositivo de medición. En el caso mencionado anteriormente para la descripción donde el dispositivo de medición se localiza en la subestación, todos los fallos son fallos aguas abajo. En aquellos fallos aguas abajo, la impedancia de fuente se calcula por la fórmula, LSa= -[VaHdIaF] para el caso de fallo de fase A a tierra. Ya que LSa no puede ser un valor negativo, el término [VaHdIaF] debe ser un número negativo con su magnitud LSa. Por lo tanto, el fallo aguas abajo se puede indicar por la polaridad negativa del término [VaHdIaF].

[0116] La siguiente descripción expande además la polaridad del término [VaHdIaF] para indicar la dirección de fallo en la misma línea y para localizar el fallo en términos de la inductancia de línea a partir de un punto de medición posicionado en un lugar en la línea. En el siguiente ejemplo, se supone que un punto de medición, M, se localiza lejos de la subestación y que un fallo aguas arriba ocurre en la ubicación x entre la subestación y el punto de medición y, en otro momento, ocurre un fallo aguas abajo en y entre el punto de medición y el extremo de la línea, como se ilustra en la figura 19. Por motivos de simplicidad, se considera un circuito equivalente monofásico (o fase A) ignorando la resistencia de la línea y la carga.

[0117] Para el fallo aguas arriba, se puede formar un circuito equivalente con las siguientes variables: Lu1, la inductancia de la línea desde la ubicación de fallo a la subestación (A); Lu2, la inductancia de la línea entre la ubicación de fallo y el punto de medición; Ld, la inductancia de la línea desde el punto de medición al extremo de la línea y CE, la capacitancia entre la línea y tierra, que se concentra al final de la línea. Aplicando el enfoque de superposición e inyección de señal, se muestra el circuito equivalente en la figura 20.

[0118] Cuando CE es pequeño y solo fluye una cantidad insignificante de corriente a través de Ld, debido a que la corriente de fallo principal fluye a través del bucle de la impedancia de fuente y Lu1, lo que normalmente es el caso, la ecuación de voltaje en el punto de medición se puede determinar como: VaF=Ld*dIaF.

[0119] A continuación VaHdIaF = Ld. Ya que la inductancia Ld es positiva, la polaridad de [VaHdIaF] también es positiva. Bajo esta condición y suposición, también se puede determinar la distancia de fallo.

[0120] Ya que Vax(0)= -(Lu2+Ld)*dIaF y Ld=VaHdIaF, la distancia de fallo Lu2, del punto de medición se obtiene por: Lu2= - Vax(0) = -[Vax(0)-VaF]/dIaF.

[0121] A partir de la fórmula, Vax(0) puede equivaler a VaMN(tF), el voltaje nominal en M en el tiempo de incepción de fallo tF.

[0122] Para el fallo aguas abajo en y, se puede formar un circuito equivalente con las siguientes variables: Lu, la inductancia de la línea desde el punto de medición a la subestación (A); Ld1, la inductancia de la línea entre la ubicación de fallo y el punto de medición; y Ld2, la inductancia de la línea desde la ubicación de fallo al extremo de la línea. Aplicando el enfoque de superposición e inyección de señal, se muestra el circuito equivalente en la figura 21.

[0123] La ecuación de voltaje y el punto de medición es VaF= -(Ls+Lu)*dIaF, que produce VaHdIaf = -(Ls+Lu).

[0124] Por lo tanto, la polaridad de [VaHdIaF] es negativa. La distancia de fallo se deriva de Vay(0)=(Ls+Lu+Ld1)*dIaF y VaHdIaF= -(Ls+Lu). Por lo tanto, la distancia de fallo desde el punto de medición, Ld1, se obtiene mediante: Ld1= [Vay(0)+VaF]/dIaF.

[0125] A partir de la fórmula, Vay(0) puede equivaler a VaMN(tF), el voltaje nominal en la ubicación M en el tiempo de incepción de fallo tF.

[0126] Para fallos aguas arriba, la polaridad de [VaHdlaF], que se obtiene del punto de medición en la línea, es positiva, y la distancia de fallo desde el punto de medición se da por Lu2= -[Vax(0)-VaF]/dIaF.

[0127] Para fallos aguas abajo, la polaridad de [VaHdlaF], que se obtiene del punto de medición en la línea, es negativa, y la distancia de fallo desde el punto de medición se da por Ld1= [Vay(0)+VaF]/dIaF.

[0128] Asumiendo que un bus tiene dos líneas, la dirección de fallo implica discriminar si el fallo está en la misma línea en la que está localizado el punto de medición o en una línea diferente del bus. Por motivos de simplicidad, se considera un circuito equivalente monofásico (o fase A) de una configuración de dos líneas monobus, como se ilustra en la figura 22, ignorando la resistencia de la línea y la carga.

[0129] Aunque el circuito equivalente tenga dos puntos de medición, M1 y M2, solo se usa un punto de medición, M1 en este respecto, para la descripción de la discriminación y ubicación de fallo ya que un punto de medición es suficiente para cumplir el objetivo previsto. Luego, el defecto en x es el mismo fallo de línea y el fallo en y el fallo de línea diferente.

[0130] Para el mismo fallo de línea con x, se puede formar el circuito equivalente usando las variables de: Ls la impedancia de fuente, L11 la inductancia de línea entre el punto de medición y la ubicación de fallo x y L12 la inductancia entre la ubicación de fallo y el extremo de la línea 1. Aplicado con el enfoque de superposición e inyección señal, se puede obtener el circuito equivalente como se muestra en la figura 23. Este se puede simplificar al circuito mostrado en la figura 24.

[0131] La ecuación de voltaje en el punto de medición M1 es: VaF= - Ls*dIaF. Por lo tanto, VaHdIaF = - Ls. Por lo tanto, la polaridad de [VaHdIaF] es negativa. La ubicación del fallo, expresada por la inductancia L11, obtenida a partir de la ecuación de Vax(0)= (Ls+L1 1)*dIaF, se expresa por L11=[Vax(0)+VaF]/dIaF.

[0132] Para el fallo de línea diferente en y en la línea 2 visto desde M1 en la línea 1, se puede formar el circuito equivalente de una forma similar usando las variables de: L21 como la inductancia entre la subestación y la ubicación de fallo y, L22 como la inductancia entre la ubicación de fallo y y el final de la línea 2 y C 1 como la capacitancia de la línea 1 a tierra, concentrada en el extremo de la línea 1. Aplicado con el enfoque de superposición e inyección señal, se puede obtener el circuito equivalente como se muestra en la figura 25. Ahora se simplifica el circuito como se muestra en la figura 26.

[0133] Ignorando el voltaje a través de C1 justo después de la incepción de fallo, la ecuación de voltaje en M1 se computa como: VaF= L1*dIaF. Por lo tanto, la polaridad de [Vaf/dIaF] es positiva con una magnitud de L1, la impedancia de línea general de la línea 1. La distancia de fallo desde la subestación en términos de la inductancia L21 se puede determinar a partir de las siguientes ecuaciones:

VaF=Ls*dIsF = Ll*dIaF = L21*dI2F-Vay(0), dIsF=VaHLs, dIaF=VaHLl, and I2F= -

(TsF+TaF).

[0134] A partir de la fórmula, como se ilustra en la figura 26, IsF es la corriente de fallo neta en Ls e I2F la corriente de fallo neta en L21.

[0135] Su reordenación produce la fórmula para la distancia de fallo L21 de la siguiente ecuación: L21= -[VaF+Vay(0)]/[dIaF VaHLs].

[0136] De manera concluyente, en la discriminación de línea y ubicación de fallo del mismo fallo de bus, el mismo fallo de línea tiene polaridad negativa de [VaHdlaF], que se obtiene a partir del punto de medición en la línea y la distancia de fallo desde el punto de medición se da por L11=[Vax(0)+VaF]/dIaF.

[0137] Para fallos de línea diferentes, la polaridad de [VaHdlaF], que se obtiene a partir del punto de medición en la línea, es positiva, y la distancia de fallo desde el punto de medición se da por L21= -[VaF+Vay(0)]/[dIaF VaHLs].

[0138] En otro ejemplo, la dirección y ubicación de fallo se dirigen a una subestación con múltiples buses. Por motivos de simplicidad, se asume que la configuración es un sistema de dos buses con una única línea para cada bus. Luego, la indicación de fallo es identificar si un fallo está sobre la misma línea de bus que el punto de medición o línea de bus diferente. Como se ilustra en la figura 27, el fallo en x es el mismo fallo de línea de bus y el fallo en y el fallo de línea de bus diferente. Se supone que las dos fuentes de energía se conectan en el punto neutro n luego, a través de una inductancia de conexión a tierra, L<g>, a tierra. Aunque el circuito equivalente tiene dos puntos de medición, M1 y M2, solo se usa un punto de medición, M1 en este respecto, para la descripción de la discriminación y ubicación de bus ya que un punto de medición es suficiente para cumplir el objetivo previsto.

[0139] Para el mismo fallo de línea de bus en x, se forma el circuito equivalente usando las variables de: Lg la inductancia de conexión a tierra, Ls1 la inductancia de fuente de bus 1, Ls2 la inductancia de fuente de bus 2, L11 la inductancia de la línea 1 entre el punto de medición y la ubicación de fallo x, L12 la inductancia de línea entre la ubicación de fallo y el final de la línea de bus 1 y L2 la inductancia de la línea de bus 2 en buen estado. El enfoque de superposición e inyección señal forma el circuito equivalente como a continuación de la figura 28. El circuito de la figura 28 se puede simplificar además al circuito de la figura 29.

[0140] A partir del circuito equivalente simplificado de la figura 29, se determina la siguiente relación: VaF= -(Ls1+Lg)*dIaF. Por lo tanto, la polaridad de [VaHdIaF] es negativa. La distancia de fallo dese el punto de medición se puede determinar a partir de Vax(0)=(Lg+Ls1+L11)*dIaF. Con el valor conocido de la inductancia de conexión a tierra, la distancia de fallo L11 se da por:

L1 l=[Vax(0)+VaF]/dIaF.

[0141] Para el fallo de línea de bus diferente en y, el circuito equivalente se forma usando las variables de: Lg la inductancia de conexión a tierra, Ls1 como la inductancia de fuente de bus 1, L<s 2>como la inductancia de fuente de bus 2, L1 como la inductancia de la línea de bus en buen estado 1; L21 como la inductancia de línea entre el punto de medición M2 y la ubicación de fallo y, L22 como la inductancia de línea entre la ubicación de fallo y y el extremo de la línea de bus 2 y C1 como la capacitancia de la línea de bus 1 a tierra, concentrada al final de la línea. El enfoque de superposición e inyección de señal hace el circuito equivalente de la figura 30. El circuito de la figura 30 se puede reducir al circuito simplificado de la figura 31.

[0142] Ignorando el voltaje a través del C1 justo después de la incepción de fallo, la ecuación de voltaje con M1 se determina como: VaF=L1*dIaF. Por lo tanto, la polaridad de [VaHdIaF] para el fallo de línea de bus diferente es positiva. La distancia de fallo al bus, expresada por L21, se puede obtener mediante las siguientes ecuaciones.

Vay(0)= - (Ll+Lsl)*dIaF (Ls2+L21)*dI2F,

y

Vay(0)= - Lg*dIgF (Ls2+L21)*dI2F.

[0143] La diferencia de las dos ecuaciones anteriores produce: dIgF= - {[L1+Ls1]/Lg}*dIaF. Ya que I2F= -(IaF+IgF), una de las dos ecuaciones anteriores de Vay(0) se puede cambiar a:

Vay(0)= - (Ll+Lsl+Ls2+L21)*dIaF - {[(Ll+Lsl)*(Ls2+L21)]/Lg}*dIaF,

[0144] Al disponer la ecuación anterior da L21 como:

L21= -[Vay(0)*Lg]/[LB*dIaF] - LA/LB , where LA=Lg*(Ll+Lsl+Ls2)+Ls2*Ll+Lsl*L12 and

LB=Lg+Ll+Lsl.

[0145] De manera concluyente, para los mismos fallos de bus, la polaridad de [VaF/dlaF], que se obtiene a partir del punto de medición en la línea, es negativa, y la distancia de fallo desde el punto de medición se da por L11= [Vax(0)+VaF]/dIaF.

[0146] Para diferentes fallos de bus, la polaridad de [VaF/dlaF], que se obtiene a partir del punto de medición en la línea, es positiva, y la distancia de fallo desde el punto de medición se da por L21= -[Vay(0)*Lg]/[LB*dIaF] -LNLB, donde LA=Lg*(L1+Ls1+Ls2)+Ls2*L1+Ls1*L12 y LB=Lg+L1+Ls1.

[0147] Mientras que la invención descrita en el presente documento se ha descrito por medio de formas de realización y aplicaciones específicas de las mismas, los expertos en la técnica podrían hacer numerosas modificaciones y variaciones sin alejarse del alcance de la invención tal y como se define por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método para determinar la distancia a fallos eléctricos (117) en redes de energía eléctrica, consiguiéndose el método en el dominio temporal, comprendiendo el método:

recibir (202) una entrada eléctrica sinusoidal sobre una pluralidad de líneas de energía eléctrica (109) en una red de energía eléctrica (103, 105, 109);

determinar (204) una pluralidad de parámetros eléctricos nominales para la red de energía eléctrica que tiene un voltaje de fuente (102), la pluralidad de parámetros eléctricos nominales asociados a un estado de la red de energía eléctrica (103, 105, 109) en ausencia de al menos un fallo eléctrico de subciclo transitorio en la red (103, 105, 109);

muestrear posteriormente (206) una pluralidad de parámetros eléctricos con fallo de la entrada eléctrica cuando existe al menos un fallo eléctrico de subciclo transitorio en forma de un fallo entre la línea y tierra y/o un fallo de línea a línea en la red (103, 105, 109);

determinar una pluralidad de parámetros eléctricos de fallo netos para la red de energía eléctrica (103, 105, 109), siendo cada uno de los parámetros eléctricos de fallo netos una diferencia entre una de la pluralidad de parámetros eléctricos nominales y un asociado de los parámetros eléctricos con fallo;

determinar (208) una pluralidad de inductancias basadas en una comparación de los parámetros eléctricos nominales y la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados basados en la obtención y el análisis de un circuito equivalente de la red de energía eléctrica (103, 105, 109), donde el circuito equivalente se obtiene en parte mediante la inyección de un voltaje ficticio de la misma polaridad pero negativa del valor nominal con una ubicación de fallo imaginaria e ignorando la fuente, siendo la pluralidad de inductancias representativa de inductancias presentes en la red (103, 105, 109) cuando existe el al menos un fallo eléctrico de subciclo transitorio en la red (103, 105, 109);

analizar (210) la pluralidad de inductancias para determinar una distancia al, al menos, un fallo eléctrico (117) basándose en la aplicación de una ecuación diferencial de dominio temporal a la pluralidad de inductancias y la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados, determinándose la distancia independientemente de una existencia de información previa correspondiente a la red de energía eléctrica.

2. Método de la reivindicación 1, donde la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados comprende voltajes y corrientes.

3. Método de la reivindicación 1, que comprende además determinar un tipo de fallo basándose al menos en parte en la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados.

4. Método de la reivindicación 1, donde la comparación de la pluralidad de parámetros muestreados para la pluralidad de parámetros eléctricos nominales se usa para determinar si ha ocurrido un fallo.

5. Método de la reivindicación 1, donde el análisis comprende multiplicar al menos alguna de la pluralidad de inductancias de fallo por una característica de inductancia conocida de la línea de energía para obtener la distancia al fallo transitorio.

6. Sistema (302) para determinar la distancia de fallo en el dominio temporal, comprendiendo el sistema:

una interfaz (304) con una entrada (308) y una salida (310), la interfaz (304) configurada para recibir energía eléctrica (312) sobre una pluralidad de líneas de energía eléctrica en una red de energía eléctrica en la entrada (308); un procesador (306), acoplado a la interfaz (304), el procesador (306) configurado para determinar una pluralidad de parámetros eléctricos nominales para la red de energía eléctrica, incluyendo la red de energía eléctrica la pluralidad de líneas de energía eléctrica que transmiten una entrada eléctrica sinusoidal (312) y que tienen un voltaje de fuente, los parámetros eléctricos nominales asociados a un estado de la red de energía eléctrica en ausencia de al menos un fallo eléctrico transitorio, el procesador (306) configurado para muestrear posteriormente una pluralidad de parámetros eléctricos con fallo de la entrada de energía eléctrica en la entrada cuando existe al menos un fallo eléctrico de subciclo transitorio en la red como un fallo entre la línea y tierra y/o un fallo por contacto entre conductores, el procesador (306) configurado para determinar una pluralidad de parámetros eléctricos de fallo netos para la red de energía eléctrica, siendo cada uno de los parámetros eléctricos de fallo netos una diferencia entre uno de la pluralidad de parámetros eléctricos nominales y uno asociado de los parámetros eléctricos con fallo; el procesador (306) configurado para determinar una pluralidad de inductancias basadas en una comparación de los parámetros eléctricos nominales y la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados basados en la obtención y el análisis, donde el circuito equivalente se obtiene en parte mediante la inyección un voltaje ficticio de la misma polaridad pero negativa del valor nominal en una ubicación de fallo imaginaria e ignorando el voltaje de fuente, siendo la pluralidad de inductancias representativa de inductancias presentes en la red cuando existe al menos un fallo eléctrico de subciclo transitorio en la red, el procesador (306) configurado para analizar la pluralidad de inductancias para determinar una distancia (314) al, al menos, un fallo eléctrico de subciclo transitorio y presentar la distancia en la salida basándose en la aplicación de una ecuación diferencial de dominio temporal a la pluralidad de inductancias y la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados, determinándose la distancia (314) independientemente de una existencia de información previa correspondiente a la red de energía eléctrica.

7. Sistema de la reivindicación 6, donde la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados comprende voltajes eléctricos y corrientes eléctricas.

8. Sistema de la reivindicación 6, que comprende además determinar un tipo de fallo basándose al menos en parte en la pluralidad de parámetros eléctricos muestreados.

9. Sistema de la reivindicación 6, donde la distancia (314) al, al menos, un fallo transitorio se determina multiplicando al menos algunas de las inductancias de fallo por una característica de inductancia conocida de la línea de energía.